Il corso intende fornire i principi generali che regolano il comportamento in opera dei materiali metallici attraverso un’approfondita utilizzazione delle basi fondanti di Metallurgia Fisica applicati ai casi specifici dei processi di produzione e di impiego delle leghe metalliche stesse.

Partendo dalle condizioni nelle quali le leghe vengono prodotte allo stato fuso (la principale attenzione sarà dedicata alle leghe ferrose) si forniscono le informazioni necessarie per interpretare e valorizzare tramite opportuni processi le leghe stesse. Vengono definiti i principali metodi per arrivare tramite opportuni cicli di lavorazione ai pezzi allo stato "finito" prima della loro messa in opera, nonché le condizioni ambientali che potranno indurne il degrado in esercizio. In particolare viene dato ampio spazio ai trattamenti termici massivi e superficiali in quanto condizionano in modo significativo le prestazioni dei materiali metallici.
Nella II parte del corso verranno affrontate le problematiche connesse alla scelta dei materiali metallici in base alle loro caratteristiche di performance in condizioni d’uso. In particolare, per le leghe di uso più comune, verranno esposti gli effetti indotti dalla presenza degli elementi di lega nonché quelli dei trattamenti termici al fine di motivare l’applicazione per usi specifici.

L’allievo che accede a questo insegnamento deve conoscere I principi fondamentali di Scienza dei Materiali, con particolare riguardo ai diagrammi di stato, alla teoria delle dislocazioni nonché ai principi che regolano I fenomeni diffusivi. Ovviamente è indispensabile avere una sufficiente preparazione chimica di base con attenzione particolare alla elettrochimica.

Il corso approfondirà i seguenti argomenti:
I metodi di colata delle leghe metalliche tramite processi di travaso in lingottiera oppure tramite colata continua e le proprietà che vengono indotte dopo solidificazione. Difetti indotti dalla colata e specifici sistemi di controllo del livello inclusionale.
Processi di deformazione plastica delle leghe (a caldo ed a freddo) e caratteristiche indotte dagli stessi.
Metodi di lavorazione per asportazione di truciolo e sistemi per agevolarli.
Le principali tecniche di fonderia e le caratteristiche indotte nei pezzi.
Richiamo delle basi teoriche tramite esame del diagramma di stato ferro/carbonio stabile e metastabile e formazione di vari costituenti metallografici tra cui ferrite, cementite, perlite, martensite, bainite.
Influenza sui punti critici tramite la variazione della velocità di raffreddamento.
Le curve di Bain per le trasformazioni isotermiche e loro modificazione indotta da raffreddamento continuo.
I trattamenti termici massivi: ricottura, normalizzazione e bonifica. Con particolare riferimento alla tempra: la teoria di Grossman e le curve Jominy
Le tensioni residue di tempra e l’austenite residua. I metodi di tempra attenuata. Le modificazioni indotte dal rinvenimento della martensite.
I metodi di trattamento termico superficiale delle leghe ferrose e relative basi teoriche derivanti dall’esame delle trasformazioni indotte da riscaldamento rapido: il caso specifico della tempra a induzione.
Le atmosfere controllate e i trattamenti di cementazione carburante e nitrurante (dopo approfondimento del diagramma di stato Ferro /Azoto). Il trattamento di Nitrurazione tradizionale e per via ionica.
Il degrado delle leghe in opera: I fenomeni di usura e metodiche per migliorare la resistenza: l’impiego della nitrocarburazione ferritica comparata ai metodi sovresposti.
I fenomeni di corrosione uniforme e localizzata.
Difettologia e metodi di valutazione della stessa.
Gli acciai d’impiego in campo strutturale. Acciai per usi specifici: per funi, da bonifica, da cementazione, da nitrurazione, per molle, per cuscinetti.
Gli acciai per utensili: per lavorazioni a freddo, per lavorazioni a caldo, rapidi e rapidi da polveri.
Gli acciai inossidabili: martensitici, ferritici, austenitici, duplex e indurenti per precipitazione.
Acciai criogenici, acciai per valvole, acciai al manganese.
Le ghise: grigie da getto, sferoidali, malleabili e speciali.
Alluminio e le sue leghe: da fonderia e da deformazione plastica.
Rame e le sue leghe: ottoni, bronzi (allo stagno, all’alluminio, al nichel, al berillio).
Leghe di magnesio.
Titanio e sue leghe.
Le leghe refrattarie a base di Nichel o Cobalto
Zinco e le sue leghe.

Alla presentazione teorica delle lezioni si affiancheranno esercitazioni specifiche per approfondire i metodi di caratterizzazione delle leghe: proprietà meccaniche (durezza, resilienza, ecc.), struttura metallografica, nonché selezione di alcuni metodi di lavorazione delle leghe metalliche.

A cura del Docente sono messe a disposizione dispense delle lezioni in forma elettronica che consentono all’allievo implementazioni tramite approfondimenti che potrebbero essere desunti dai seguenti testi di riferimento:
1. W. Nicodemi, Metallurgia (principi generali), Zanichelli, Bologna 2000
2. W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli, Bologna 2000
3. W. F. Smith, Scienza e tecnologia dei materiali, McGraw-Hill, Milano 2004
4. M. Ashby, K. Johnson, Materiali e Design, Casa Editrice Ambrosiana, Milano 2010

L’esame è orale in tutti gli appelli dell’anno accademico.
Gli esami orali consistono in due o tre domande principali poste ad ogni candidato, in modo da valutare la sua capacità si sintesi e collegamento fra i vari argomenti esposti durante il corso. Peraltro le domande sono occasione per stimolare approfondimenti da parte del candidato che possano far valutare il grado di apprendimento dello stesso.